Отправить статью по E-mail 
Удивительная макромолекула днк: компьютерное моделирование ее пространственной структуры и многообразие уотсон-криковских конформаций дуплекса
- Авторы: Полтев В.1, Домингез В.1, Руиз А.1, Дерябина А.1, Гонзалез Э.1
-
Учреждения:
- Автономный Университет Пуэблы
- Выпуск: Том 68, № 2 (2023)
- Страницы: 292-304
- Раздел: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/0006-3029/article/view/144428
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0006302923020102
- EDN: https://elibrary.ru/CAVHTJ
- ID: 144428
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Рассматривается развитие представлений о пространственной структуре ДНК и механизмах ее формирования, начиная с открытия двойной спирали до наших дней. Прослеживаются пути и методы моделирования пространственной структуры на разных этапах исследования главной молекулы жизни. На основании результатов расчетов внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействий субъединиц макромолекулы обсуждается удивительная целесообразность ее молекулярной структуры, ее приспособленность к выполнению важнейших биологических функций. Приводятся новые данные о существенном вкладе химически однородного конформационно лабильного сахаро-фосфатного остова в формирование пространственной структуры ДНК, зависящей от последовательности оснований. Многообразие конформационных возможностей ДНК проявляется в образовании как дуплексов (а также триплексов и квадруплексов) с разной геометрией пар оснований, так и дуплексов с уотсон-криковскими парами нуклеозидов, содержащих локальные конформации, соответствующие разным областям торсионных углов сахаро-фосфатного остова (разным конформационным классам). Эти классы, на основании наших расчетов, могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся те локальные конформации, в которых торсионные углы близки к одному из минимумов энергии его изолированного минимального повторяющегося фрагмента, а ко второй - конформации, в которых один или несколько из этих углов отличаются от ближайшего минимума более, чем на 30°. Закономерности формирования локальной пространственной структуры этих двух групп существенно отличаются.
Об авторах
В. Полтев
Автономный Университет Пуэблы
Email: poltev@fcfm.buap.mx
Пуэбла, Мексика
В. Домингез
Автономный Университет ПуэблыПуэбла, Мексика
А. Руиз
Автономный Университет ПуэблыПуэбла, Мексика
А. Дерябина
Автономный Университет ПуэблыПуэбла, Мексика
Э. Гонзалез
Автономный Университет ПуэблыПуэбла, Мексика
Список литературы
- J. D. Watson and F. H. C. Crick, Nature, 171, 964 (1953).
- H. M. Berman, W. K. Olson, D. L. Beveridge, et al., Biophys. J., 63, 751 (1992).
- Б. И. Сухоруков, В. И. Полтев и Л. А. Блюменфельд, Докл. АН СССР, 149, 1380 (1963).
- A. G. W. Leslie, S. Arnott, R. Chandrasekaran, and R. L. Ratliff, J. Mol. Biol., 143, 49 (1980).
- V. Poltev, In Handbook of Computational Chemistry, Ed. by J. Leszczynski et al. (Springer Int. Publ., Switzerland, 2017), р. 21.
- H. DeVoe and I. Tinoco, J. Mol. Biol., 4, 500 (1962).
- D. F. Bradley, S. Lifson, and B. Honig, In Electronic Aspects of Biochemistry, Ed. by B. Pullman (Acad. Press Inc., New York, 1964), р. 77.
- H. A. Nash and D. F. Bradley, J. Chem. Phys., 45, 1380 (1964).
- J. Langlet, P. Claverie, F. Caron, and J. C. Boeuve, Int. J. Quant. Chem., 20, 299 (1981).
- N. Gresh, P. Claverie, and A. Pullman, Int. J. Quant. Chem., 29, 101 (1986).
- A. Pullman and B. Pullman, Adv. Quant. Chem., 4, 267 (1968).
- В. И. Полтев и Б. И. Сухоруков, Биофизика, 12, 763 (1967).
- F. A. Momany, R. McGuire, A. Burgess, and H. Scheraga, J. Phys. Chem., 79, 2361 (1975).
- В. Б. Журкин, В. И. Полтев и В. Л. Флорентьев, Молекуляр. биология, 14, 1116 (1980).
- V. I. Poltev, T. I. Grokhlina, and G. G. Malenkov, J. Biomol. Stuct. Dyn., 2, 413 (1984).
- V. E. Khutorsky and V. I. Poltev, Nature, 264, 483 (1976).
- В. И. Полтев и В. И. Брусков, Молекуляр. биология, 11, 661 (1977).
- V. P. Chuprina and V. I. Poltev, Nucl. Acids Res., 11, 5205 (1983).
- M. Topal and J. Fresco, Nature, 263, 285 (1976).
- В. Полтев, A. Дерябина, В. Домингес и др. Биофизика, 64, 243 (2019).
- D. A. Case, H. M. Aktulga, K. Belfon, et al., AMBER 2021 (University of California, San Francisco, 2021).
- K. Vanommeslaeghe and A. D. MacKerell, Jr., Biochim. Biophys. Acta, 1850, 861 (2015).
- R. E. Dickerson and H. R. Drew, J. Mol. Biol., 149, 761 (1981).
- J. Černý, P. Božíková, J. Svoboda, and B. Schneider, Nucl. Acids Res., 48, 6367 (2020).
- I. Ivani, P. D. Dans, A. Noy, et al., Nat. Methods, 13, 55 (2016).
- M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, et al., Gaussian-09 Revision D.01 (Gaussian Inc, Wallingford, CT, USA, 2009).
- V. I. Poltev, V. M. Anisimov, V. I. Danilov, et al., J. Biomol. Struct. Dyn., 25, 563 (2008).
- V. I. Poltev, V. M. Anisimov, V. I. Danilov, et al., Int. J. Quant. Chem., 110, 2548 (2010).
- V. I. Poltev, V. M. Anisimov, V. I. Danilov, et al., Comput. Theor. Chem., 975, 69 (2011).
- V. I. Poltev, V. M. Anisimov, V. I. Danilov, et al., Biopolymers, 101, 640 (2014).
- В. И. Полтев, В. М. Анисимов, К. Санчес и др., Биофизика, 61, 259 (2016).
- V. Poltev, V. M. Anisimov, V. Dominguez, et al., J. Mol. Model., 24, 46 (2018).
- V. Poltev, V. M. Anisimov, V. Dominguez, et al., In Proc. of Advances in Quantum Systems in Chemistry, Physics, and Biology, Ed. by L. Mammino et al. (Springer: Cham, Germany, 2020), р. 233.
- V. Poltev, V. M. Anisimov, V. Dominguez, et al., Computation, 9, 98 (2021).
- R. E. Dickerson, In Structure, Motion, Interaction and Expression of Biological Macromolecules, Ed. by R. H. Sarma and M. H. Sarma (Adenine Press, Albany, NY, 1998), р. 17.
- D. Schneider, P. Božíková, I. Nečasová, et al., Acta Crystallogr. D, 74, 52 (2018).
- D. Svozil, J. Kalina, M. Omelka, and B. Schneider, Nucl. Acids Res., 36, 3690 (2008).
Дополнительные файлы
